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Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung bei schwenkbaren Strahltriebwerken
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung bei schwenkbaren
Strahltriebwerken.
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Neuerdings ist es bekanntgeworden, die Strahltriebwerke um eine Achse
schwenkbar anzuordnen, um insbesondere beim Start und bei der Landung eine nach
unten gerichtete Schubkomponente zu erzeugen und damit die Start- bzw. Landestrecke
zu verkürzen. Je höher die Fluggeschwindigkeiten ansteigen, desto notwendiger wird
die Einführung schwenkbarer Strahltriebwerke, da sonst die Start- und Landebahnen
ins Unermeßliche anwachsen werden.
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Wenn ein Strahltriebwerk aus der strömungsparallelen Mittellage herausgeschwenkt
wird, treten Luftquerkräfte auf, die durch die Umlenkung der Ausstrahlung bzw. die
Umlenkung der einströmenden Luft erzeugt werden. Diese Luftquerkräfte greifen sehr
weit vorn am Triebwerk an. Aus konstruktiven Gründen erfolgt die Drehung des Triebwerkes
zweckmäßig um eine weiter hinten liegende Achse, die etwa durch den Schwerpunkt
des Triebwerkes verläuft. Das Triebwerk ist also aerodynamisch instabil aufgehängt.
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Zur Bekämpfung der hierdurch entstehenden Schwingungen wurde es bereits
vorgeschlagen, das Triebwerk drehweich am Flügelende zu lagern, wodurch die Schwingungsweichheit
der Kombination verbessert würde. Die zulässige Drehweichheit ist aber begrenzt,
solange das. Triebwerk allein aerodynamisch um seine Verstellachse instabil ist.
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Die Schubkraft des Strahltriebwerkes und die durch die Ausschwenkung
gebildeten Luftquerkräfte greifen hierbei über ein erhebliches Moment praktisch
an einem Punkt des Flugzeuges an mit der Folge, daß die Schwingungen so stark anwachse
können, daß die Flugstabilität und die Flugsicherheit in Frage gestellt werden.
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Die Erfindung hat zum Ziel, die Schwingungen eines Strahltriebwerkes
derart abzudämpfen, d.aß sie lediglich in erträglichem Maße auf das Flugzeug übertragen
werden. Dieses Ziel richtet sich insbesondere auf Strahltriebwerke, deren Ausstoßdüse
weit vom Flugzeug herausragt und auf Strahltriebwerke, die schwenkbar am Flugzeug
angeordnet sind.
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Es ist eine Antriebseinrichtung insbesondere für Flugkörper bekannt,
die aus zwei Strahltriebwerken besteht, mit der koaxiale Vortriebskräfte erzeugt
und eine verhältnismäßig einfache gemeinsame Vorrichtung für die Speisung der beiden
Strahltriebwerke mit Verbrennungsluft dadurch geschaffen werden soll, daß die beiden
Strahltriebwerke koaxial mit zueinander entgegengesetzten Richtungen und mit ihren
Lufteintrittsenden einander zugekehrt angeordnet sind, vobei das vordere Strahltriebwerk
mit mehreren nach rückwärts umgebogenen und in bezug auf die gemeinsame Achse der
Strahltriebwerke symmetrisch angeordneten Gasausstoßdüsen versehen ist. Beide Ausstoßöffnungen
des Strahltriebwerkes liegen in der vertikalen symmetrischen Ebene des Flugkörpers,
der ein Tragwerk und ein doppelflossiges Leitwerk hat.
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Es sind auch Strahltriebwerke bekannt, deren Gasstrahl aus dem Triebwerk
in Form von mindestens zwei flachen Gasströmen austritt, zu denen mindestens ein
Winkel, vorzugsweise ein rechter Winkel, gebildet wird, wobei Mittel vorgesehen
sind, die es ermöglichen, die Strahlrichtung in gewissen Grenzen zu regeln. Die
Austrittsdüse ist so gestaltet, daß sich flache Gasstrahlen bilden, die unter anderem
als Stabilisatoren wirken sollen.
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Diese bekannten Einrichtungen sind nicht geeignet, die der Erfindung
zugrunde liegende Aufgabe zu lösen.
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Gemäß der Erfindung ist das Strahltriebwerk an seiner äußeren Umhüllung
mit an sich bekannten Stabilisierungsflächen ausgerüstet. Diese Stabilisierungsflächen
erstrecken sich vorzugsweise in der Flügelebene und senkrecht auf diese. Sie können
auch einen spitzen Winkel mit der Flügelebene bilden. Durch die Anordnung von Stabilisierungsflächen
wird der Strömungsdruck des Fahrwindes dazu ausgenutzt, in an sich bekannter Weise
die im Strahltriebwerk entstehenden Schwingungen zu dämpfen. Die Bemessung der Höhe
und der Länge der Stabilisierungsflächen hängt von der Konstruktion des betreffenden
Flugzeuges ab. Bei richtiger Formgebung der Stabilisierungsflächen wird der von
diesen erzeugte Luftwiderstand verhältnismäßig klein sein; die dadurch entstehenden
Leistungsverluste sind jedenfalls erheblich kleiner als die von den Schwingungen
bedingte Leistungsminderung.
Die erfindungsgemäße Aufhängung von
Stabilisierungsflächen am hinteren Triebwerkende gewährleistet eine wirksame Dämpfung
der Torsionsschwingungen des Triebwerkes um seine Verstellachse.
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Die Bedeutung der Erfindung wird besonders augenfällig, wenn das Flugzeug
eine Kurve beschreibt, wobei es ebenfalls einen Höhenunterschied überrv indet. In
dieser Situation besteht ein Winkel zwischen Flugrichtung und Schubrichtung, wobei
ein besonders starker Schwingungsimpuls sowohl in der Flugzeugebene als auch quer
auf diese entsteht. Gerade in dem beschriebenen Falle ist es unmittelbar einzusehen,
daß die Anordnung von Stabilisierungsflächen gemäß der Erfindung zu einer entscheidenden
Dämpfung solcher Schwingungen führt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt
und erläutert. Es zeigt Fig. 1 ein an einem Flügelende schwenkbar angeordnetes Strahltriebwerk
in einer Draufsicht, Fig. 2 ein Strahltriebwerk in einer Vorderansicht mit Stabilisierungsflächen
in und senkrecht auf die Flügelebene und Fig. 3 ein Strahltriebwerk wie Fig. 2 mit
Stabilisierungsflächen, die- einen spitzen Winkel mit der Flügelebene bilden.
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Das Strahltriebwerk 1 weist in bekannter Weise eine Ansaugöffnung
2 und eine Ausstoßdüse 3 auf. Das Strahltriebwerk 1 ist über die Schwenkachse 4
mit dem Flügel s verbunden. Am Ausstoßende weist das Strahltriebwerk 1 Stabilisierungsflächen
6 auf. In Fig. 2 bilden die Stabilisierungsflächen 6 einen Winkel von 90° mit der
Flügelebene 7, während in Fig. 3 die Stabilisierungsflächen 6 einen spitzen Winkel
mit der Flügelebene 7 aufweisen. Die Bemessung der Form, Höhe und Länge der Stabilisierungsflächen
ist für den Erfolg wesentlich. Ein 2,50 m langes Strahltriebwerk mit einer Schubleistung
von 1650 kg wird z. B. mindestens drei Stabilisierungsflächen benötigen, von denen
jede etwa 50 cm lang und 40 cm hoch sein wird. Normalerweise werden bei einem solchen
Strahltriebwerk drei oder vier Stabilisierungsflächen verwendet, eine bzw. zwei
in der Flügelebene und zwei senkrecht auf die Flügelebene. Falls es sich darum handelt,
insbesondere Schwingungen in der Längsrichtung des Flugzeuges abzudämpfen, kann
es vorteilhaft sein, mehrere Stabilisierungsflächen derart anzuordnen, daß jede
Fläche einen spitzen Winkel mit der Flügelebene bildet.